پلی اتیلن ترفتالات که معمولاً به اختصار PET نامیده می شود، یک پلیمر ترموپلاستیک همه کاره متعلق به خانواده پلی استرها است. از طریق واکنش پلی تراکم اسید ترفتالیک (PTA) و اتیلن گلیکول (EG) سنتز می شود و پلیمر خطی با فرمول مولکولی (C10H8O4)ₙ را تشکیل می دهد. PET به دلیل ترکیب منحصر به فرد خود از خواص، از جمله استحکام مکانیکی بالا، پایداری ابعادی عالی، مقاومت شیمیایی خوب، جذب رطوبت کم، و شفافیت قابل توجه هنگام پردازش مناسب، مشهور است. به عنوان یک ماده نیمه{3}}کریستالی، بلورینگی آن (معمولاً 60-30٪) می تواند از طریق عملیات حرارتی تنظیم شود و به آن اجازه می دهد تا با سناریوهای کاربردی مختلف سازگار شود. علاوه بر این، PET بسیار قابل بازیافت است و دارای کد شناسایی رزین "1" (♳) است، که با تقاضای رو به رشد جهانی برای مواد پایدار مطابقت دارد. این مزایای ذاتی، PET را به یکی از پرمصرف ترین پلاستیک ها در صنایع مختلف در سراسر جهان تبدیل می کند.
کاربردهای رایج PET
تطبیق پذیری PET امکان کاربرد آن را در زمینه های مختلف با بیشترین سهم بازار در صنایع بسته بندی و نساجی فراهم می کند. در بخش بسته بندی، بیش از 55 درصد از مصرف جهانی PET را تشکیل می دهد، که عمدتاً برای تولید ظروف سفت و سخت مانند بطری های نوشیدنی (که 70 درصد بسته بندی PET را تشکیل می دهد)، سینی های مواد غذایی و بسته بندی های دارویی استفاده می شود. بطریهای PET به دلیل شفافیت بالا، مقاومت در برابر فشار و ویژگیهای بدون بو{4}}برای نوشیدنیهای گازدار، آب معدنی، آب میوهها و نوشیدنیهای چای ایدهآل هستند. همچنین در بستهبندیهای انعطافپذیر، مانند کیسههای مواد غذایی با خلاء{9}}و روکشهای آلومینیومی{10}}برای دستمالهای مرطوب استفاده میشود، زیرا عملکرد مانع خوبی دارد.
در صنعت نساجی، PET به عنوان الیاف پلی استر شناخته می شود که 60٪ الیاف مصنوعی جهانی را تشکیل می دهد. این به طور گسترده در پارچه های لباس (اغلب با پنبه مخلوط می شود)، لایه های عایق حرارتی، لباس های ورزشی، و اثاثه یا لوازم داخلی خودرو، و همچنین الیاف صنعتی مانند طناب لاستیک و ایمنی استفاده می شود. فراتر از این زمینههای اصلی، PET در الکترونیک (به عنوان مثال، فیلمهای خازن، محفظههای اتصال)، قطعات خودرو (مانند پروانههای پمپ آب، پارچههای داخلی)، دستگاههای پزشکی (به عنوان مثال، محفظه سرنگ، بخیههای جراحی)، و ماژولهای فتوولتائیک کاربرد دارد.
الزامات کلیدی برای ساخت کره های PET دقیق
ساخت کرههای PET دقیق فرآیند پیچیدهای است که به کنترل دقیق مواد خام، پارامترهای پردازش، و تکنیکهای{0} پس از تصفیه نیاز دارد تا از دقت ابعادی بالا، کیفیت سطح یکنواخت و عملکرد پایدار اطمینان حاصل شود. برخلاف محصولات معمولی PET، گویهای دقیق (که اغلب در بلبرینگها، شیرها، ابزار دقیق و دستگاههای پزشکی استفاده میشوند) به تحملهای بسیار محکمی نیاز دارند و دو فرآیند اصلی که کیفیت نهایی را تعیین میکنند، قالبگیری تزریقی و آسیاب میکنند.
1. الزامات قالب گیری تزریقی برای کره های PET دقیق
قالبگیری تزریقی گام اولیه در تولید گویهای PET دقیق است که پایهای برای شکل و دقت ابعادی اولیه آنها میگذارد. به دلیل کریستالینی بودن، رطوبت سنجی و حساسیت بالای PET به دما، الزامات کلیدی زیر باید رعایت شود:
تهیه مواد خام: رزین PET باید قبل از قالبگیری کاملاً خشک شود، زیرا ماهیت رطوبت سنجی آن (0.2%-0.4% جذب آب) میتواند باعث هیدرولیز، حباب، رگههای نقره و کاهش استحکام مکانیکی در محصول نهایی شود. در فرآیند خشک کردن باید از یک خشک کن رطوبت گیر در دمای 160-180 درجه به مدت 4-6 ساعت استفاده شود، تا اطمینان حاصل شود که میزان رطوبت به کمتر یا برابر با 0.005٪ کاهش می یابد. رزین خشک شده باید در یک قیف مهر و موم شده ذخیره شود. اگر بیش از 1 ساعت در معرض هوا قرار گیرد، باید دوباره خشک شود. علاوه بر این، نرخ جریان مذاب رزین (MFR) باید بر اساس اندازه کره کنترل شود - معمولاً 1.5-2.5 گرم در 10 دقیقه برای PET با درجه قالب گیری برای اطمینان از ذوب و پر شدن یکنواخت.
تجهیزات و الزامات قالب: ماشینهای قالبگیری تزریقی باید دارای قابلیت پلاستیکسازی پیشرفته، مجهز به -پیچهای خاص PET یا پیچهای کلی- اصلاحشده با نسبت تراکم 2.8-3.5 . باشند. یک سیستم دونده داغ برای بهبود راندمان تولید و اطمینان از پر شدن یکنواخت توصیه می شود. دمای قالب باید در 60-80 درجه کنترل شود. دمای بسیار پایین منجر به تبلور ناکافی می شود، در حالی که دمای بسیار بالا چرخه تولید را گسترش می دهد.
پارامترهای فرآیند تزریق: کنترل دقیق دما بسیار مهم است- دمای بشکه در بخشها تنظیم میشود: 240-250 درجه (بخش تغذیه)، 260-270 درجه (بخش فشردهسازی)، 270-280 درجه (بخش همگن) و 265-275 درجه (دمای نازل). انحرافات دما نباید بیش از 3 درجه باشد تا از تجزیه و زرد شدن PET جلوگیری شود. فشار تزریق معمولاً 80-100 مگاپاسکال است، با تزریق با سرعت بالا (100-150 میلی متر در ثانیه) برای کاهش زمان خنک شدن مذاب و جلوگیری از نقص. سرعت پیچ در 80-100r/min کنترل می شود تا از پلاستیک سازی یکنواخت اطمینان حاصل شود.
2. الزامات سنگ زنی برای کره های PET دقیق
پس از قالب گیری تزریقی، کره های خالی دارای سطوح ناصاف و انحرافات ابعادی هستند، بنابراین سنگ زنی دقیق برای دستیابی به دقت و پرداخت سطح مورد نیاز ضروری است. فرآیند سنگ زنی به چند مرحله تقسیم می شود، با کنترل دقیق بر روی هر پارامتر برای جلوگیری از آسیب سطحی و خطاهای ابعادی:
قبل از{{0}ساب کردن (سابزنی خشن): این مرحله با هدف حذف عیوب سطحی (به عنوان مثال، فرزها، علائم جریان) و اصلاح انحرافات عمده ابعادی است. تجهیزات سنگ زنی از آسیاب های توپی کنترل عددی افقی، با چدن فسفر بالا یا دیسک های سنگ زنی چدن آلیاژی (زاویه مخروط 10 درجه -15 درجه، عمق شیار 1/3 قطر کره) استفاده می کند. در محیط آسیاب از پودر ریز{13}الماس W10{12}W14 یا کاربید سیلیکون، مخلوط با روغن روان کننده با ویسکوزیته کم و عوامل ضد سایش فشار شدید استفاده میشود. فشار آسیاب 1.2-1.6MPa، سرعت 9-12r/min و زمان 20-30min است که گردی کمتر یا مساوی 0.2μm و زبری سطح (Ra) کمتر یا مساوی 0.08μm را هدف قرار می دهد.
سنگ زنی خوب: سنگ زنی ریز دقت ابعاد و صافی سطح را بیشتر بهبود می بخشد. محیط آسیاب با میکروپودر W5-W7 با فشار به 0.8-1.2MPa کاهش یافته و سرعت به 7-10r/min تنظیم شده است. زمان آسیاب 15-25 دقیقه است که تحمل ابعادی ± 0.3μm، گردی کمتر یا مساوی 0.1μm و Ra کمتر یا مساوی 0.03μm را به دست می آورد.
سنگ زنی فوق العاده-دقیق (پرداخت): برای-کره های با دقت بالا (به عنوان مثال، درجه G5-G10)، سنگ زنی فوق العاده-یا پرداخت مکانیکی شیمیایی (CMP) مورد نیاز است. محیط آسیاب از پودر میکرو الماس W0.5-W1.0 با فشار 0.3-0.5MPa و سرعت 3-6r/min استفاده میکند. زمان سنگ زنی 8-15 دقیقه است که در نتیجه سطحی آینه مانند با Ra کمتر یا مساوی 0.005 میکرومتر، بدون خراش و بدون حفره ایجاد می شود. پس از آسیاب، کره ها تحت تمیز کردن چند مرحله ای (تمیز کردن اولتراسونیک، شستشو با اسپری، خشک کردن با خلاء) قرار می گیرند تا بقایای آسیاب و لکه های روغن از بین بروند.
کنترل کیفیت در حین سنگ زنی: دمای آسیاب باید زیر 40 درجه کنترل شود تا از تغییر شکل حرارتی جلوگیری شود. دیسک سنگ زنی برای حفظ صافی (کمتر یا مساوی 0.005 میلی متر) و شکل شیار به نگهداری منظم نیاز دارد. اندازهگیری قطر آنلاین و بازرسی نمونهبرداری در طول فرآیند انجام میشود تا اطمینان حاصل شود که انحراف ابعادی، گردی و زبری سطح مطابق با استانداردها (GB/T 308، ISO 3290) است.
3. روش های رنگ آمیزی برای کره های PET دقیق
رنگآمیزی کرههای PET دقیق نیاز به متعادل کردن یکنواختی رنگ، ثبات، و دقت کره{0}}مواد رنگدهنده نباید بر خواص مکانیکی PET تأثیر بگذارد یا باعث نقص سطح شود. بر اساس مقیاس تولید و الزامات دقت، روش های زیر معمولا استفاده می شود:
رنگ آمیزی مستربچ (بیشترین توصیه شده): این روش اصلی برای تولید انبوه کره های رنگی PET دقیق است. مستربچ رنگی مخلوط غلیظی از رنگدانه ها، مواد پخش کننده و رزین حامل PET است که از قبل مخلوط و دانه بندی شده است. قبل از قالب گیری تزریقی به نسبت 1%-5% با رزین PET مخلوط می شود. از مزایا می توان به پراکندگی رنگ یکنواخت (بدون لکه های رنگی قابل مشاهده)، پایداری دسته ای-به-دسته ای، آلودگی کم گرد و غبار، و سازگاری خوب با PET (بدون تاثیر بر استحکام مکانیکی) اشاره کرد. مستربچ رنگی باید همراه با رزین PET خشک شود تا از جذب رطوبت جلوگیری شود و رنگدانه های مورد استفاده باید در برابر دمای بالا (بیشتر یا مساوی 300 درجه) مقاوم باشند تا دمای قالب گیری 260-280 درجه را تحمل کنند.
رنگ آمیزی مایع رنگ: مناسب برای-کره های رنگی دسته ای کوچک و شخصی شده. خمیر رنگ مایع یا روغن رنگ قبل از قالب گیری با استفاده از پمپ اندازه گیری به دقت به رزین PET اضافه می شود. پراکندگی عالی، کنترل رنگ دقیق و بدون آلودگی گرد و غبار را ارائه می دهد. با این حال، رنگ مایع باید با PET سازگار باشد تا عملکرد ذوب رزین را تحت تأثیر قرار ندهد و برای جلوگیری از تبخیر یا طبقه بندی باید در طول ذخیره سازی آب بندی شود.
رنگ آمیزی پوشش سطح: برای کره هایی که نیاز به جلوه های بصری پیچیده دارند (به عنوان مثال، درخشش فلزی، رنگ های گرادیان) بدون تغییر فرمول رزین داخلی استفاده می شود. پس از سنگ زنی و پرداخت، کره ها برای افزایش کشش سطحی تحت درمان کرونا قرار می گیرند، سپس اسپری می شوند، چاپ می شوند یا با یک پوشش رنگی آلومینیومی می شوند. مواد پوشش باید غیر سمی، مقاوم در برابر سایش و چسبندگی خوبی برای جلوگیری از پوسته شدن باشد. برای کره های مورد استفاده در زمینه های غذایی یا پزشکی، پوشش باید استانداردهای ایمنی FDA 21 CFR یا GB 4806 را داشته باشد.
اقدامات احتیاطی برای رنگ آمیزی: از استفاده مستقیم پودرهای رنگی خودداری کنید زیرا مستعد تجمع و ایجاد لکه های رنگی و نقص سطحی هستند. ماده رنگی نباید حاوی فلزات سنگین (مانند سرب، کادمیوم) یا مواد مضر فرار باشد. پس از رنگآمیزی، فرآیند سنگزنی باید کمی تنظیم شود تا اطمینان حاصل شود که لایه رنگ از بین نمیرود و سطح آن تحت تأثیر قرار نمیگیرد.
نتیجه گیری
ویژگیهای جامع عالی PET آن را به یک ماده ضروری در صنعت مدرن تبدیل میکند، با کاربردهایی که شامل بستهبندی، منسوجات، الکترونیک و موارد دیگر میشود. تولید گوی های PET دقیق به کنترل دقیق بر روی قالب گیری تزریقی (خشک کردن مواد خام، دما، فشار) و سنگ زنی (پردازش چند مرحله ای، بهینه سازی پارامتر) برای اطمینان از دقت بالا و کیفیت سطح نیاز دارد. برای کرههای دقیق رنگی، رنگآمیزی مستربچ مطمئنترین روش برای تولید انبوه است، در حالی که روشهای رنگآمیزی و پوشش سطحی برای نیازهای شخصیشده یا{3}}زیباییشناختی بالا مناسب هستند. با پیشرفت مداوم فناوری پردازش، گویهای دقیق PET نقش مهمی را در{5}تجهیزات با دقت بالا و زمینههای ویژه ایفا خواهند کرد.
